2022版高考生物一轮复习第10单元生物技术与工程第37课胚胎工程学案新人教版

这是一份2022版高考生物一轮复习第10单元生物技术与工程第37课胚胎工程学案新人教版，共9页。学案主要包含了胚胎工程的概念，胚胎工程的理论基础，胚胎工程技术及其应用等内容，欢迎下载使用。


一、胚胎工程的概念
1．操作对象：生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞。
2．结果：获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代。
3．技术手段：体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
二、胚胎工程的理论基础
1．受精
(1)概念：精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。
(2)场所：雌性动物的输卵管内。
(3)体内受精过程
①准备阶段1——精子获能：正常情况下在雌性动物的生殖道内完成。
②准备阶段2——卵子的准备：在输卵管内发育到MⅡ期。
③受精阶段
2.胚胎早期发育
(1)场所：输卵管和子宫。
(2)卵裂
①在透明带内进行有丝分裂；
②细胞数量不断增加；
③胚胎的总体积并不增加。
(3)早期发育的胚胎的几个阶段
①桑葚胚eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(卵裂产生的子细胞形成致密的细胞团,细胞都具有全能性))
②囊胚eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(内细胞团：发育为胎儿的各种组织,滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘,囊胚腔：内含液体))
③原肠胚：分化出外胚层、内胚层和中胚层三个胚层，并逐渐分化成各种组织、器官等。
(4)孵化：囊胚进一步发育，体积扩大，导致透明带破裂，早期胚胎从其中伸展出来的过程。
三、胚胎工程技术及其应用
1．体外受精
(1)试管动物：通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。
eq \a\vs4\al(（2）哺乳动物体外,受精技术的步骤)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(卵母细胞的采集,精子的获取,受精))
(3)体外受精技术的意义
①提高动物繁殖能力的有效措施。
②为胚胎移植提供可用的胚胎。
2．胚胎移植
(1)概念
①对象：转基因、核移植和体外受精获得的胚胎。
②过程：移植到同种的、生理状态相同的雌性动物的体内。
③供体：提供胚胎的是具有遗传性状优良、生产能力强的个体。
④受体：接受胚胎的是具有健康的体质和正常繁殖能力的个体。
⑤结果：发育为新个体。
(2)胚胎移植的过程
(3)胚胎移植的意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
3．胚胎分割
(1)概念：采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
(2)仪器设备：体视显微镜和显微操作仪。
(3)材料：发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。若分割囊胚阶段的胚胎时，要将内细胞团均等分割。
1．哺乳动物在自然条件下受精和早期胚胎的发育规律是胚胎工程重要的理论基础
(1)成熟的精子并不具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。(√)
(2)卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体。(√)
(3)透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。(√)
(4)卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大。(×)
(5)卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量不断增加。(×)
(6)在胚胎发育过程中，细胞的分化出现在桑葚胚期。(×)
(7)内细胞团将来发育成胎膜和胎盘。(×)
2．胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植与胚胎分割等
(1)在胚胎移植中，对供体母畜要进行超数排卵处理，对供、受体要进行同期发情处理。(√)
(2)胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低。(√)
(3)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割。(×)
受精和胚胎早期发育
1．关于体内受精应注意的几个问题
(1)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量；排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。
(2)动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等；有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等。但它们都要在输卵管内进一步成熟，当达到减数分裂Ⅱ中期时，才具备与精子受精的能力。
(3)受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体或者雌、雄原核的形成。
(4)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，它们是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。
(5)受精卵遗传物质的来源：核遗传物质来自精子的细胞核与卵细胞的细胞核(即精卵各提供1/2)，而细胞质的遗传物质几乎全部来自卵细胞。
2．卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律
(1)有机物：胚胎没有和母体建立联系，没有从母体获取有机物，而一直有呼吸消耗，有机物总量减少。
(2)细胞数目和体积：胚胎总体积并不增加，但细胞数目增多，每个细胞体积缩小。
(3)细胞中DNA含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。
3．关于胚胎早期发育过程中应注意的几个问题
(1)胚胎发育的起点是受精卵，受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，此时胚胎开始发育，最后进入子宫，直至发育成为成熟的胎儿。
(2)受精卵是新生命的第一个细胞，其全能性最高。细胞全能性随发育的深化而降低。
(3)桑葚胚阶段及以前的细胞均未分化，细胞全能性最高，是胚胎分割的最佳时期。
(4)个体发育过程中，从囊胚阶段开始出现细胞分化，但此阶段细胞的全能性仍很高，可用于胚胎分割。
(5)原肠胚阶段是个体发育过程中分化程度最高的阶段，细胞已分化形成外、中、内三个胚层，但应注意细胞分化贯穿于生物整个个体发育过程中。
考向1| 受精
1．下列有关哺乳动物受精作用的叙述，错误的是( )
A．刚刚排出的精子要在雌性动物生殖道内发生相应生理变化才能获得受精的能力
B．精子需要释放多种酶才能溶解、穿越卵细胞膜外透明带等结构
C．精子触及卵细胞膜的瞬间发生卵细胞膜反应
D．卵子在输卵管内发育到 M Ⅱ 期时才具备受精的能力
C 解析：刚刚排出的精子要在雌性动物生殖道内发生相应生理变化才能获得受精的能力，即精子获能，A正确；精子释放多种酶溶解卵细胞膜外透明带等结构，才能借助自身运动接触卵细胞膜，B正确；精子触及卵细胞膜的瞬间发生透明带反应，C错误；卵子在输卵管内发育到MⅡ期时才具备受精的能力，D正确。
考向2| 胚胎早期发育
2．下图表示早期胚胎发育过程中的某一时期，下列有关叙述错误的是( )
A．图中①②③依次为透明带、滋养层、内细胞团
B．②将来发育成胎膜和胎盘
C．胚胎从①中伸展出来的过程叫孵化
D．③将来发育成内胚层
D 解析：题图表示囊胚，图中①②③依次为透明带、滋养层、内细胞团，A正确；滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，B正确；孵化是指胚胎从透明带中伸展出来的过程，C正确；内细胞团表层细胞形成外胚层，下方细胞形成内胚层，D错误。
体外受精、胚胎移植和胚胎分割
下图为哺乳动物胚胎分割和性别鉴定示意图。
(1)上图①过程分割出的少量胚体细胞常用来做什么？
答案：利用胚胎分割技术从①过程所示的囊胚分割出的少量胚体(滋养层)细胞，常用来做DNA分析，鉴定性别。
(2)上图②过程得到的两个a经过胚胎移植产生后代的生殖方式是有性生殖吗？
答案：来自同一胚胎分割产生的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割移植可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。
1．试管动物与克隆动物的比较
2．胚胎移植需具备的生理学基础
(1)移入：排卵后，供受体生殖器官的生理变化是相同的。
(2)收集：早期胚胎处于游离状态。
(3)存活：受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
(4)遗传性：供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性不受任何影响。
3．胚胎移植的四个注意点
(1)胚胎移植过程中两次激素使用
第一次常用孕激素对供、受体进行同期发情处理；第二次用促性腺激素处理供体使其超数排卵。
(2)胚胎移植过程中有两次检查
第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母畜是否妊娠进行检查。
(3)不同动物胚胎移植的时间不同
牛、羊要培养到桑葚胚阶段或囊胚阶段；小鼠、家兔在桑葚胚前；人胚胎可在8～16个细胞阶段移植。几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植，因为此时分化程度高，移植成功率很低。
(4)胚胎移植是有性生殖还是无性生殖的判断
取决于胚胎的来源。胚胎若是由受精卵形成的，则为有性生殖；若是由核移植技术或胚胎分割形成的，则为无性生殖。
考向1| 体外受精
1．(2020·湖北应城模拟)下图表示通过体外受精培育牛的过程，下列叙述错误的是( )
A．获取的精子经获能后才能进行体外受精
B．自然生殖中②过程是在雌性的子宫内进行的
C．③过程的细胞增殖方式一定是有丝分裂
D．①过程进行之前可对母牛用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子
B 解析：获取的精子经获能后才能进行体外受精，A正确；②表示体外受精过程，在自然生殖中，受精是在雌性的输卵管中进行的，B错误；③表示早期胚胎发育过程，该过程中细胞通过有丝分裂方式增殖，C正确；①表示卵母细胞的采集，在采集前可对母牛用促性腺激素处理，使其超数排卵，D正确。
考向2| 胚胎移植
2．在胚胎移植中，牛的胚胎移植技术较为成熟，下面有关胚胎移植的叙述，正确的是( )
A．胚胎移植的优势是可以充分发挥雄性优良个体的繁殖潜力
B．早期胚胎发育到孵化之后进行胚胎移植
C．胚胎移植过程中受体母畜必须经过免疫学检验以防止排斥外来胚胎
D．转基因、核移植、体外受精等技术获得的胚胎都必须移植给受体才能获得后代
D 解析：胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，A错误；早期胚胎一般在发育到孵化之前进行胚胎移植，B错误；大量的研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，C错误；转基因、核移植、体外受精等技术获得的胚胎都必须移植给受体才能获得后代，D正确。
考向3| 胚胎分割
3．胚胎工程技术包含的内容很丰富，下图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是黄牛。回答下列有关问题：
(1)应用1中获得的小牛，其遗传物质来源于____________，细胞B的名称是__________________。
(2)应用2中牛完成体内受精的场所是________，刚移植到子宫内的胚胎其发育程度一般为____________时期，胚胎移植后可以通过________从母体获得正常发育所需要的物质。这种试管牛的产生采用的胚胎工程技术有________________(至少答出2种)等。
(3)应用3中通过________技术获得二分胚①②，同时，可以通过取样________进行分子水平的早期胚胎性别鉴定；也可以在细胞水平上通过对____________的分析进行性别鉴定。
解析：(1)由题图可看出，应用1中获得的小牛的遗传物质来源于供体1和供体2，细胞B为处于MⅡ期的卵母细胞。(2)体内受精的场所为输卵管。胚胎移植一般选择发育至桑葚胚或囊胚时期的胚胎进行移植，胚胎进入受体子宫后可以通过胎盘从母体获得正常发育所需要的物质，试管牛应用了体外受精、胚胎移植等技术手段。(3)利用胚胎分割可获得多胚，可取滋养层的细胞进行早期胚胎性别鉴定，也可通过对染色体的分析进行性别鉴定。
答案：(1)供体1和供体2 MⅡ期卵母细胞 (2)输卵管 桑葚胚或囊胚 胎盘 体外受精、胚胎移植 (3)胚胎分割 滋养层 染色体(或性染色体)
命题生长点1 体外受精和胚胎早期发育
(1)步骤A是指体外受精，步骤B是指胚胎移植。
(2)诱导超数排卵所注射的激素和作用的靶器官是什么？
答案：诱导超数排卵的激素为促性腺激素，其作用的靶器官为性腺(或卵巢)。
(3)受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来自受精卵。
解析：(1)分析题图可知，步骤A为体外受精，步骤B 为胚胎移植。(2)哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能以及受精等几个主要步骤。若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能，可对供体进行诱导超数排卵，注射的激素是促性腺激素，该激素作用于性腺(卵巢)，使其排出更多的卵子。(3)在由受精卵分裂发育成早期胚胎的过程中，其所需要的营养物质主要来自受精卵。
命题生长点2 胚胎分割与胚胎移植
(1)用于步骤B的早期胚胎的来源还有哪些？
答案：(1)用于胚胎移植的早期胚胎还可来源于转基因、核移植或胚胎分割。
(2)早期胚胎的正常细胞，染色体数为2n，若步骤B之前进行了胚胎分割，则产下幼崽的性别为都为雌性或都为雄性，胚胎分割的关键是要注意将内细胞团均等分割。
(3)如果采用克隆动物的技术来培育，还需要增加核移植技术，该技术的原理是已经分化的动物体细胞核具有全能性，从繁殖方式上看，克隆技术属于无性繁殖。
解析：(1)转基因、核移植、体外受精或胚胎分割等任何一项胚胎工程技术所得到的胚胎，都必须经过胚胎移植技术才能获得后代。(2)哺乳动物的性别决定方式是XY型，胚胎分割后再进行胚胎移植，产生子代的生殖方式为无性繁殖，产下的幼崽体细胞中性染色体的组成都为XX或XY，则产下的幼崽可能都为雌性或都为雄性。胚胎分割的关键是要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。(3)如果采用克隆动物的技术来培育，还需要增加核移植技术，该技术的原理是已经分化的动物体细胞核具有全能性，从繁殖方式上看，克隆技术属于无性繁殖。
早期胚胎发育时各阶段的特点
(1)桑葚胚及之前的胚胎细胞只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质，属于全能细胞。
(2)囊胚期细胞开始出现分化，透明带破裂，开始从外界吸收营养物质，并且中间出现囊胚腔。
胚胎移植和胚胎分割的易错警示
(1)转基因、核移植或体外受精等任何一项胚胎工程技术所得到的胚胎，都必须经过胚胎移植技术才能获得后代，胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”。
(2)进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
课程标准要求
学业质量水平
4.3.1 简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程
4．3.2 简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术
1.依据结构与功能观，分析哺乳动物受精作用过程及防止多精入卵的两道屏障的形成机制，探讨哺乳动物的胚胎早期发育各个阶段及其主要特点。(生命观念 科学思维)
2.观察教材有关示意图，归纳哺乳动物体外受精、胚胎移植、胚胎分割技术的操作过程，分析胚胎移植的优势及意义、胚胎分割技术中的注意事项及原因。(生命观念 科学思维)
步骤
主要过程
生理反应
第一步
精子释放多种酶溶解卵细胞膜外的一些结构(如透明带等)，接触卵细胞膜
透明带反应：防止后来精子进入透明带，是防止多精入卵受精的第一道屏障
第二步
精子入卵，尾部脱落
卵细胞膜反应：拒绝其他精子再进入卵内，是防止多精入卵受精的第二道屏障
第三步
精子核膜破裂后形成新核，卵子被激活完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体
形成雄原核和雌原核：受精的标志
第四步
雌、雄原核充分发育，相向移动、彼此靠近，核膜消失
形成合子(受精卵)：个体发育的起点
比较项目
试管动物
克隆动物
技术基础
体外受精、胚胎移植
核移植技术、细胞培养、胚胎(分割)移植
实例
试管牛
多莉羊
过程
生殖方式
有性生殖
无性生殖
遗传物质
遗传物质来自两个个体
遗传物质大部分来自供核生物体
意义
充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期
加速家畜遗传改良进程，挽救濒危物种等
学习探索情境
研究和实施世界濒危物种的拯救迫在眉睫，生物科技工作者们经过长期研究与实践，取得了突破性进展，可以通过胚胎工程技术，让家猫代孕而繁育，主要步骤如下：